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安徽三建工程有限公司 安徽省合肥市 230001
摘要：高性能混凝土技术的不断发展与研发应用对工程建筑的质量、环境保护等方面都有极其重要的积极意义。虽然我国目前的高性能混凝土发展形势非常良好，但高性能混凝土还得经历一个认识和实践的工程来使自己广泛地应用于建筑工程中。本文对混凝土结构耐久性及高性能混凝土的应用进行了分析探讨。
关键词：高性能混凝土；特性；应用与发展
一、高性能混凝土的定义
高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是一种全新的混凝土，是以混凝土的结构耐久性设计为基础，通过提高普通混凝土的性能并利用现代混凝土技术而生产出来的新型混凝土，于20世纪90年代初由一些发达国家所提出。高性能混凝土以结构耐久性为主要设计指标，并凭借其大量的优良特性，目前已在桥梁、海港建筑、高层建筑等重要工程中得到较多的应用。因其具有较高的耐久性能，所以可能将基础设施工程的使用寿命延长到100年。不仅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、环境条件的适应性、经济合理性等方面也产生了明显的效益。
二、关于混凝土强度与耐久性
混凝土强度对耐久性有明显影响，如C30以下的混凝土，由于水胶比较大、胶凝材料用量少，混凝土密实性较差、耐久性能不良。高强混凝土水胶比较小、胶凝材料用量大、水泥用量多，水化热较大，混凝土内部自由水量不足、自干燥收缩大、体积稳定性及抗裂性能差，对混凝土耐久性能不利，这是业内专家普遍认为“高强不一定耐久”的主要原因。这样看来，对混凝土耐久性能有利的范围应是C30～C55强度等级的混凝土，如将C60～C100的混凝土纳入到高性能混凝土范畴，与高性能混凝土应具有优异的耐久性能要求不符。
三、提高混凝土耐久性的途径
要提高混凝土的耐久性，必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果纯粹的降低用水量，不但混凝土强度降低，而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性的主要途径有以下几点。
1、掺入高效减水剂
施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。
2、掺入高效活性矿物掺料
普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料（矿渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO 2及活性Al 2 O 3，它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。
3、消除混凝土自身的结构破坏因素
除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化热过性过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱集料反应等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、SO 3等可以引起结构破坏和钢筋蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。
4、保证混凝土的强度
在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。
四、高性能混凝土的应用发展前景
随着现代混凝土的技术发展，混凝土中加入的各种化学外加剂的性能要求都发生了很大的变化，如：防水剂、泵送剂、防冻剂等。虽然现代混凝土的技术水平在不断的提高，而国内仍然大多使用的是萘系复合型的减水剂，使得混凝土坍落度损失的问题得不到根本性的解决，另外国内各地的原材料变化和技术水平差异较大，一般达不到技术要求。目前在国内达到C50及C80强度以上的高强高性能混凝土还没有完全的普及和推广使用，而普遍使用的中低强度等级的高性能混凝土在实际工程应用中还存在较多的问题，包括免振捣自密实混凝土。但在国外，尤其在一些发达国家，其免振捣自密实混凝土及高强高性能混凝土发展较为成熟，并已普遍应用与实际工程中。所以国内的高性能混凝土的研究和发展还存在非常大的空间。
众所周知，建筑物的建造会使用大量的自然能源和大量自然资源，并且会产生巨大的环境污染。并且随着我国政府对国内保护环境及节约能源的要求越来越高，建筑对环境产生的负面影响越来越受到社会的广泛关注。因此，高性能混凝土应该限制水泥用量来达到得混凝土的高性能，坚持可持续性的发展原则，达到建筑节能的目的。21世纪前后，吴中伟等提出了绿色混凝土的概念，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土（GHPC）。它是大量采用工业废渣细掺料，水泥用量降低30%-50%的低水泥用量生态混凝土。并且由于掺加了新型的高性能外加剂，大大增加了超细矿物掺合料的使用量，由此衍生出大掺量矿渣、大掺量粉煤灰等免振捣绿色高性能混凝土。绿色混凝土不仅大大节约了能源、减少了污染，而且具有更好的稳定性、耐久性。另外真正的绿色高性能混凝土必须使用绿色水泥，因为普通的水泥在生产中
会高温煅烧钙质原料和硅质原料，消耗大量的能源并造成巨大的污染。如果用免烧水泥或者无熟料水泥配制生产出来的混凝土，不仅能大幅度降低能耗，还能达到节能的目的。吴中伟先生在高性能混凝土的基础上指出了三大要点：（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，既要满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。对绿色高性能混凝土的大力研究和应用，不仅可以对混凝土的发展起重要作用、促进建筑节能进程的目的，并为高性能混凝土提供了非常明确的发展方向。
结束语
随着我国建筑基础建设的不断增强，高性能混凝土凭借其优良的特性必将成为新世纪的重要建筑工程材料。通过上述分析可以看出，高性能混凝土将会越来越多的应用于建筑工程中，从而取代普通混凝土，并且正符合时代的潮流向着绿色无污染材料的方向发展，凭借其优良的特性高性能混凝土必将成为我国近期混凝土的发展方向。
参考文献：
[1]方万里.抗氯盐高性能混凝土抗氯离子渗透性能时变规律实验研究[D].华南理工大学，2014.
[2]文涛.抗氯盐侵蚀高性能混凝土配合比设计与耐久性调控[D].广西大学，2014.
[3]林雅莲.高性能混凝土及其在闽南地区的综合应用[D].华侨大学，2014.
[4]李琦.天津海滨环境高速公路耐久性混凝土施工研究[D].天津大学，2014.
摘要：高性能混凝土技术的不断发展与研发应用对工程建筑的质量、环境保护等方面都有极其重要的积极意义。虽然我国目前的高性能混凝土发展形势非常良好，但高性能混凝土还得经历一个认识和实践的工程来使自己广泛地应用于建筑工程中。本文对混凝土结构耐久性及高性能混凝土的应用进行了分析探讨。
关键词：高性能混凝土；特性；应用与发展
一、高性能混凝土的定义
高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是一种全新的混凝土，是以混凝土的结构耐久性设计为基础，通过提高普通混凝土的性能并利用现代混凝土技术而生产出来的新型混凝土，于20世纪90年代初由一些发达国家所提出。高性能混凝土以结构耐久性为主要设计指标，并凭借其大量的优良特性，目前已在桥梁、海港建筑、高层建筑等重要工程中得到较多的应用。因其具有较高的耐久性能，所以可能将基础设施工程的使用寿命延长到100年。不仅如此，高性能混凝土在工程安全使用期、环境条件的适应性、经济合理性等方面也产生了明显的效益。
二、关于混凝土强度与耐久性
混凝土强度对耐久性有明显影响，如C30以下的混凝土，由于水胶比较大、胶凝材料用量少，混凝土密实性较差、耐久性能不良。高强混凝土水胶比较小、胶凝材料用量大、水泥用量多，水化热较大，混凝土内部自由水量不足、自干燥收缩大、体积稳定性及抗裂性能差，对混凝土耐久性能不利，这是业内专家普遍认为“高强不一定耐久”的主要原因。这样看来，对混凝土耐久性能有利的范围应是C30～C55强度等级的混凝土，如将C60～C100的混凝土纳入到高性能混凝土范畴，与高性能混凝土应具有优异的耐久性能要求不符。
三、提高混凝土耐久性的途径
要提高混凝土的耐久性，必须降低混凝土的孔隙率，特别是毛细管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌和用水量。但是如果纯粹的降低用水量，不但混凝土强度降低，而且混凝土的耐久性也同时降低。目前提高混凝土耐久性的主要途径有以下几点。
1、掺入高效减水剂
施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥石结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。
2、掺入高效活性矿物掺料
普通水泥混凝土的水泥石中水化物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成。活性矿物掺料（矿渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO 2及活性Al 2 O 3，它们能和水泥水化过程中产生的游离石灰及高碱性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的。
3、消除混凝土自身的结构破坏因素
除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化热过性过高引起的温度裂缝，硫酸铝的延迟生成，以及混凝土的碱集料反应等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、SO 3等可以引起结构破坏和钢筋蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。
4、保证混凝土的强度
在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在高性能混凝土中，除掺入高效减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。
四、高性能混凝土的应用发展前景
随着现代混凝土的技术发展，混凝土中加入的各种化学外加剂的性能要求都发生了很大的变化，如：防水剂、泵送剂、防冻剂等。虽然现代混凝土的技术水平在不断的提高，而国内仍然大多使用的是萘系复合型的减水剂，使得混凝土坍落度损失的问题得不到根本性的解决，另外国内各地的原材料变化和技术水平差异较大，一般达不到技术要求。目前在国内达到C50及C80强度以上的高强高性能混凝土还没有完全的普及和推广使用，而普遍使用的中低强度等级的高性能混凝土在实际工程应用中还存在较多的问题，包括免振捣自密实混凝土。但在国外，尤其在一些发达国家，其免振捣自密实混凝土及高强高性能混凝土发展较为成熟，并已普遍应用与实际工程中。所以国内的高性能混凝土的研究和发展还存在非常大的空间。
众所周知，建筑物的建造会使用大量的自然能源和大量自然资源，并且会产生巨大的环境污染。并且随着我国政府对国内保护环境及节约能源的要求越来越高，建筑对环境产生的负面影响越来越受到社会的广泛关注。因此，高性能混凝土应该限制水泥用量来达到得混凝土的高性能，坚持可持续性的发展原则，达到建筑节能的目的。21世纪前后，吴中伟等提出了绿色混凝土的概念，如果将高性能混凝土与环境保护、生态保护和可持续发展结合起来考虑，则成为绿色高性能混凝土（GHPC）。它是大量采用工业废渣细掺料，水泥用量降低30%-50%的低水泥用量生态混凝土。并且由于掺加了新型的高性能外加剂，大大增加了超细矿物掺合料的使用量，由此衍生出大掺量矿渣、大掺量粉煤灰等免振捣绿色高性能混凝土。绿色混凝土不仅大大节约了能源、减少了污染，而且具有更好的稳定性、耐久性。另外真正的绿色高性能混凝土必须使用绿色水泥，因为普通的水泥在生产中
会高温煅烧钙质原料和硅质原料，消耗大量的能源并造成巨大的污染。如果用免烧水泥或者无熟料水泥配制生产出来的混凝土，不仅能大幅度降低能耗，还能达到节能的目的。吴中伟先生在高性能混凝土的基础上指出了三大要点：（1）节约资源、能源；（2）不破坏环境，更有利于环境；（3）可持续发展，既要满足当代人的需求，又不危害后代人满足其需要的能力。对绿色高性能混凝土的大力研究和应用，不仅可以对混凝土的发展起重要作用、促进建筑节能进程的目的，并为高性能混凝土提供了非常明确的发展方向。
结束语
随着我国建筑基础建设的不断增强，高性能混凝土凭借其优良的特性必将成为新世纪的重要建筑工程材料。通过上述分析可以看出，高性能混凝土将会越来越多的应用于建筑工程中，从而取代普通混凝土，并且正符合时代的潮流向着绿色无污染材料的方向发展，凭借其优良的特性高性能混凝土必将成为我国近期混凝土的发展方向。
参考文献：
[1]方万里.抗氯盐高性能混凝土抗氯离子渗透性能时变规律实验研究[D].华南理工大学，2014.
[2]文涛.抗氯盐侵蚀高性能混凝土配合比设计与耐久性调控[D].广西大学，2014.
[3]林雅莲.高性能混凝土及其在闽南地区的综合应用[D].华侨大学，2014.
[4]李琦.天津海滨环境高速公路耐久性混凝土施工研究[D].天津大学，2014.